PKPM-PC 在裝配式混凝土建筑深化設(shè)計課程中的應用

楊蒞灤

（山東城市建設(shè)職業(yè)學院建筑工程系，山東濟南 250103）

PKPM[1]編制了裝配式建筑深化設(shè)計軟件PKPMPC，依托國產(chǎn)Bimbase平臺進行建模、拆分、配筋、避讓調(diào)整、安裝埋件、單構(gòu)件驗算，并出具構(gòu)件詳圖圖紙及材料清單，為裝配式建筑的深化設(shè)計提供了極大便利。依照《裝配式混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ1-2014）（以下簡稱《裝規(guī)》）進行設(shè)計，可以完成裝配式建筑整體分析與內(nèi)力調(diào)整、預制構(gòu)件配筋設(shè)計、預制墻底水平連接縫計算、預制柱底水平縫計算、梁端豎向連接縫計算、疊合梁縱向抗剪面計算，保證裝配式結(jié)構(gòu)設(shè)計安全度，提高設(shè)計單位的設(shè)計效率[2]。我們在超星“學銀在線”平臺建設(shè)了在線開放課程《裝配式混凝土建筑深化設(shè)計》，以案例工程介紹了基于PKPM-PC的裝配整體式框架結(jié)構(gòu)和裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的深化設(shè)計操作，同時將真實工程項目的深化設(shè)計引入課程，實現(xiàn)了項目化教學。課程面向在校學生及社會學習者開放，對裝配式建筑深化設(shè)計人才的培養(yǎng)起到了積極的推動作用，從而助力裝配式建筑行業(yè)的發(fā)展。下面我們來介紹運用PKPM-PC進行深化設(shè)計的應用流程。

一、結(jié)構(gòu)主體模型創(chuàng)建

在PKPM-PC中結(jié)構(gòu)主體模型的創(chuàng)建有三種方式：導入PM建模、識圖建模、直接在PC中結(jié)構(gòu)建模。導入PM建模是我們在實際工程中推薦采用的一種方法，模型的精度較高。

二、裝配式模型調(diào)整及補充

結(jié)構(gòu)模型建好后，可以補充一些非承重構(gòu)件：隔墻、梁帶隔墻、外掛墻板、懸挑板。

模型的前處理可以在全樓模型下進行精度調(diào)整（按1調(diào)整、按5或按10調(diào)整，使構(gòu)件長度顯示為整數(shù)）、偏心調(diào)整（可使模型更加準確）、梁合并（只合并主梁，在拆分設(shè)計中，主梁是作為一根梁來進行拆分的）。

三、預制構(gòu)件拆分設(shè)計

進行預制構(gòu)件的拆分設(shè)計，要先進行構(gòu)件的預制屬性指定，預制屬性指定成功的構(gòu)件顏色將與現(xiàn)澆構(gòu)件不同。然后進行預制構(gòu)件的拆分，根據(jù)《裝規(guī)》的規(guī)定，進行構(gòu)件尺寸、截面、鍵槽等的設(shè)定，拆分完成后的構(gòu)件后澆部分將透明顯示。

下面簡述以下幾種典型構(gòu)件的拆分原則：

1.疊合板的拆分原則

（1）受力合理

疊合板的預制部分可拆分為單向疊合板和雙向疊合板。

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（2）制作、運輸和吊裝的要求

拆分設(shè)計需要考慮道路運輸?shù)南嚓P(guān)要求：為方便卡車運輸，預制底板寬度宜小于等于3 m，跨度宜小于等于5 m；拆分設(shè)計需要考慮現(xiàn)場起吊設(shè)備的起重能力。

（3）預制構(gòu)件配筋構(gòu)造的要求

預制底板間縫寬最好在300 mm以內(nèi)，這樣接縫部位可以統(tǒng)計在預制率里。

（4）連接和安裝施工的要求

板縫位置與房間照明燈具不能設(shè)在同一位置，以保證燈具吊件的可靠固定；防水要求較高的衛(wèi)生間以及管線密集處的樓板最好采用現(xiàn)澆樓板。

（5）預制構(gòu)件標準化設(shè)計的要求

拆分設(shè)計需考慮模數(shù)化和標準化的原則。

預制底板選擇等寬拆分可以減少預制底板的種類，從而節(jié)約模具。樓板跨度較小時，內(nèi)隔墻可設(shè)在板縫部位。

桁架板宜采用一塊預制大板，盡量減少后澆帶，從而可以減少模板、施工支撐等的用量，最終達到降低成本的目的。

2.疊合梁的拆分原則

（1）疊合梁截面選擇應考慮疊合層厚度的要求。

（2）疊合梁截面選擇應考慮施工時樓板搭接需要。

（3）疊合梁截面選擇應考慮施工時預留縫隙用于調(diào)平。

（4）預制梁搭接長度應考慮制作偏差、施工偏差、調(diào)平等需要。

預制構(gòu)件端部在支座處放置示意

（5）梁端鍵槽需根據(jù)規(guī)范估算鍵槽面積、確定鍵槽個數(shù)，并確定鍵槽具體構(gòu)造。

（6）主次梁連接設(shè)計需要根據(jù)梁的受力形式，確定主次梁連接形式，確定連接處具體構(gòu)造，考慮連接處鋼筋的處理。次梁抗扭時不得使用牛擔板。另外應考慮生產(chǎn)、施工、運輸?shù)谋憷浴?/p>

3.預制柱的拆分原則

（1）預制柱拆分部位宜設(shè)置在構(gòu)件受力較小處。

（2）預制柱拆分要考慮構(gòu)件生產(chǎn)與安裝可實現(xiàn)性和便利性，例如，預制柱拆分點設(shè)置在層高處。

（3）預制柱拆分要考慮生產(chǎn)能力，例如，工廠臺模尺寸、起重機的噸位和廠房高度等是否滿足構(gòu)件生產(chǎn)要求。

（4）預制柱拆分要考慮運輸工具和道路限制。

（5）預制柱拆分尺寸盡量標準化，要考慮到模具種類及復雜程度，做到規(guī)格少、減少開模數(shù)量、構(gòu)件外形簡潔，節(jié)約成本。

4.預制樓梯的拆分原則

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5.預制墻板的拆分原則

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預制構(gòu)件拆分完成后，可在某一自然層進行國標裝配率統(tǒng)計，如果裝配率滿足要求，就可以進行深化設(shè)計；如果不滿足要求，則要調(diào)整拆分方案直至裝配率滿足要求。

四、計算分析

在一次設(shè)計中，需要輸入荷載信息、恒載、活載等。如果直接導入PM模型，荷載信息本身就有，當然可以對荷載值進行修改。在全樓模型下選擇“隔墻轉(zhuǎn)荷載”，選擇需要轉(zhuǎn)換的構(gòu)件類型，點擊“確定”。然后點擊“計算分析”，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，進行計算。在PKPM CAD中，預制構(gòu)件會顯示有“PC”字樣，選擇進行“SATWE分析設(shè)計”，進行參數(shù)定義，選擇裝配式結(jié)構(gòu)形式，生成數(shù)據(jù)，計算完成后可查看計算結(jié)果。

五、預制構(gòu)件深化設(shè)計

拆分出構(gòu)件的預制部分與現(xiàn)澆部分后，接下來可以進行預制構(gòu)件的深化設(shè)計，包括預制構(gòu)件的配筋及附件設(shè)計。

以疊合板的配筋為例來介紹一下構(gòu)件的配筋設(shè)計。點擊“板配筋值”，可以點擊“PKPM樓板計算”，進行樓板配筋的計算；如果已經(jīng)進行過“整體計算”，可以直接查看板的配筋，選中某一塊或多塊板，可以進行板配筋值的修改，修改后的配筋標注與未修改的配筋標注顏色不同，點擊“返回板配筋設(shè)計”，對保護層厚度、底筋排布方式、接縫處鋼筋搭接形式、桁架鋼筋、洞口處鋼筋避讓加強等進行設(shè)置，點擊想要配筋的疊合板，該塊板配筋完成。

仍以疊合板為例來介紹一下構(gòu)件的附件設(shè)計。對吊裝埋件的規(guī)格、類型、排布參數(shù)等進行設(shè)置，完成附件的設(shè)計。在墻板當中，往往還要設(shè)置線盒、線管、手孔等。

板配筋完成后，往往會有鋼筋碰撞的現(xiàn)象?？梢赃x擇“底筋避讓”，設(shè)置避讓間距，實現(xiàn)鋼筋避讓?？蛇x中個別板進行深化編輯，對鋼筋伸出長度、位置進行調(diào)整。

疊合板配筋

疊合板深化編輯

六、清單及圖紙輸出

深化設(shè)計完成后，可進行各預制構(gòu)件的單構(gòu)件驗算，如果驗算不合格，則需要對一些預埋件的數(shù)量和型號進行調(diào)整，直至滿足規(guī)范要求；如果驗算合格，則可以對構(gòu)件制定編號規(guī)則進行編號，生成清單與計算書，以及生成單構(gòu)件詳圖及裝配式平面圖。

七、PKPM-PC 深化設(shè)計流程圖及軟件支持的構(gòu)件類型

綜上所述，PKPM-PC深化設(shè)計的流程可用下圖來總結(jié)。

目前，PKPM-PC深化設(shè)計軟件支持的構(gòu)件類型有，預制板、預制剪力墻、預制隔墻、預制樓梯、預制飄窗、預制陽臺板、預制空調(diào)板、預制柱、預制梁等。某些構(gòu)件包含多種類型，如下圖所示。

目前PKPM-PC深化設(shè)計軟件在各大設(shè)計院、高校、預制構(gòu)件廠都有廣泛應用。裝配式混凝土建筑的深化設(shè)計是一項煩瑣細致的工作，希望大家在學習或工作中能夠愛崗敬業(yè)、精益求精、求實創(chuàng)新，為裝配式建筑的發(fā)展貢獻力量。